庆哈中一站加热炉节能改造

2011-11-16张殿革刘保迎

石油石化节能 2011年10期

关键词：输油管线炉体燃料油

张殿革刘保迎

（1.大庆油田有限责任公司储运销售分公司；2.大庆油田技术监督中心）

庆哈中一站加热炉节能改造

张殿革1刘保迎2

（1.大庆油田有限责任公司储运销售分公司；2.大庆油田技术监督中心）

相变加热炉在油气田集输工程中得到了广泛应用,在降低能耗方面发挥了重要作用。探讨庆哈输油管线中一站“二合一”相变加热炉在原油加热、采暖换热运行过程中存在的问题，通过对相变炉原理、构造进行研究及现场实践，找出存在问题的原因及改进方法，为相变加热炉运行中节能降耗提供一种有效途径。

相变加热炉换热

庆哈输油管线主要担负着大庆油田向哈尔滨石化公司原油输送的任务。管道全长182.8 km，管径ϕ377 mm×6.4 mm，于1999年11月10日正式投产，全线共设输油站4座，设计输量（200～300）×104t。全线共有4座输油中间站，为保证所输原油黏度、温度符合要求，保证庆哈输油管线安全运行，中间站使用相变加热炉为原油加热、升温。

为降低能耗，2007年9月在庆哈输油管线中一站（以下简称“庆哈中一站”）对原有相变加热炉进行改造，解决了夏季原油加热、冬季生活采暖等运行中的问题，并进一步降低了相变加热炉用能消耗。

1 相变加热炉原理

相变加热炉工作原理是燃烧器将燃料充分燃烧，热量经加热炉火筒及烟管传递给锅壳内中间介质水，水受热沸腾后由液相变为汽相蒸发，水蒸汽逐步充满炉体的汽相空间；由于盘管内被加热介质管壁温度远远低于蒸汽温度，从而使蒸汽在盘管外壁冷凝，并把热量传递给盘管内介质，冷凝后的水在重力作用下落回水空间。如此循环往复，实现了相变换热过程[1]（图1）。

2 存在的问题

2.1 能源消耗量大

在实际运行中，由于加热炉采暖换热器为内置，与加热炉一体，因此运行方式不能改变，不能单独进行原油加热或采暖供热，如停用采暖换热器就可能发生烧管的安全事故。在夏季时，因需要对管线中原油进行加热，而采暖换热器不能停运，这样无形中增加能源消耗，产生很大浪费。

2.2 温度无法调节

在冬季供暖时，无法调整采暖供热温度。相变加热炉采暖换热部分不能根据气温变化调节蒸汽用量，造成采暖温度过高。特别是在春、秋季节时，不能调节采暖换热器换热量，使得生活采暖温度过高。若控制减少采暖水循环量，就会出现采暖水温度过高、沸腾等现象,影响采暖供热安全（图2）。

3 技术改造措施

3.1 炉体内改造

针对存在的问题，对庆哈中一站相变加热炉采暖内置换热器进行了改造，将加热炉内部气相空间内的内置采暖换热装置拆除，并对炉体进行清垢，涂膜改造，减少炉内热量损失[2]。

3.2 炉体外改造

新增加外置式采暖换热器，并在采暖换热器的蒸汽管道安装控制阀门。改造时，充分考虑了设备荷重和安装现场的条件、风载和换热器运行振动等因素。为了保护下部炉体不承受外加载荷，以免造成炉体受损，采用了无受力分体结构方案，即炉体与换热器之间只进行汽水介质的能量传输，换热器的质量则通过钢结构传递给地基，而炉体完全不承受外部载荷，炉体与换热器采用金属波纹管法兰软连接。炉体和换热器可以根据使用情况分别进行更换，有效地提高了设备整体的使用寿命，降低了投资和运行成本。换热器采用列管式换热器，蒸汽通过专门的管路进入上部换热器壳体，在换热器壳体内完成相变换热过程，然后通过冷凝管路返回下部炉体内[3]（图3）。

4 现场应用及效益分析

4.1 现场应用

通过对相变加热炉采暖换热方式进行改造，实现了原油加热、采暖换热装置均可单独运行方式；并可根据生产、天气情况优化调整供热温度，解决了原有相变加热炉夏季采暖换热不能停运、不能优化调整供热温度的问题，确保了相变加热炉的高效安全运行。

4.2 经济效益分析

通过对庆哈中一站相变加热炉进行节能改造，使其燃料油消耗有了大幅度下降，减少了生产成本支出，节能改造效果明显。改造前年消耗燃料油1 632 t，改造后年燃料油消耗1 293 t，年节约燃料油339 t，节油率20.7%。每吨燃料油按3 500元/t计算，每年节省生产成本339×0.35=118.65万元。